上海交通大学学报 ›› 2025, Vol. 59 ›› Issue (2): 151-164.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.231
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收稿日期:
2023-06-07
修回日期:
2023-07-17
接受日期:
2023-07-31
出版日期:
2025-02-28
发布日期:
2025-03-11
通讯作者:
张 琛,副教授,博士生导师;E-mail:nealbc@sjtu.edu.cn.
作者简介:
宗皓翔(1995—),博士后,从事大规模新能源并网稳定性研究.
基金资助:
ZONG Haoxiang1, ZHANG Chen1(), BAO Yanhong2, WU Feng2, CAI Xu1
Received:
2023-06-07
Revised:
2023-07-17
Accepted:
2023-07-31
Online:
2025-02-28
Published:
2025-03-11
摘要:
针对跟网型与构网型并网变换器系统的小扰动同步失稳问题,提出一种兼顾机理分析直观性和多机判稳准确性的同步视角频域建模与分析方法.建立考虑跟网型、构网型变换器和传输网络的节点导纳矩阵,基于频域模态法评估系统的失稳特性,在振荡源处划分同步前向和反馈通路,形成计及各变换器和传输网络动态的同步视角稳定分析模型.最后,基于典型两机异构系统验证所提方法的正确性,解决由反馈通路聚合引起的判稳失效问题,直观揭示跟网、构网异构同步动态的交互失稳机理和多参数影响.
中图分类号:
宗皓翔, 张琛, 鲍颜红, 吴峰, 蔡旭. 跟-构网变换器并网系统的同步视角交互稳定机理分析[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(2): 151-164.
ZONG Haoxiang, ZHANG Chen, BAO Yanhong, WU Feng, CAI Xu. Frequency-Domain Modeling and Synchronization Perspective Interaction Mechanism of GFL-GFM Converter System[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2025, 59(2): 151-164.
[1] |
黄远明, 张玉欣, 夏赞阳, 等. 考虑需求响应资源和储能容量价值的新型电力系统电源规划方法[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(4): 432-441.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.477 |
HUANG Yuanming, ZHANG Yuxin, XIA Zanyang, et al. Power system planning considering demand response resources and capacity value of energy storage[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2023, 57(4): 432-441. | |
[2] |
邓小宇, 刘牧阳, 常喜强, 等. 新型电力系统点对网惯性支撑能力在线监测方法[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(9): 1390-1399.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.029 |
DENG Xiaoyu, LIU Muyang, CHANG Xiqiang, et al. On-line estimation method of the inertial support capacity of point-to-grid in power system[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2024, 58(9): 1390-1399. | |
[3] | 詹长江, 吴恒, 王雄飞, 等. 构网型变流器稳定性研究综述[J]. 中国电机工程学报, 2023, 43(6): 2339-2359. |
ZHAN Changjiang, WU Heng, WANG Xiongfei, et al. An overview of stability studies of grid-forming voltage source converters[J]. Proceedings of the CSEE, 2023, 43(6): 2339-2359. | |
[4] | 刘新宇, 逯芯妍, 曾龙, 等. 双馈风电场并网抑制频率振荡控制策略[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(3): 303-311. |
LIU Xinyu, LU Xinyan, ZENG Long, et al. Control strategies for suppressing frequency oscillation of doubly-fed wind farms connected to grid[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2022, 56(3): 303-311. | |
[5] | 徐政. 电力系统广义同步稳定性的物理机理与研究途径[J]. 电力自动化设备, 2020, 40(9): 3-9. |
XU Zheng. Physical mechanism and research approach of generalized synchronous stability for power systems[J]. Electric Power Automation Equipment, 2020, 40(9): 3-9. | |
[6] | 黄林彬, 辛焕海, 鞠平, 等. 电力电子并网装备的同步稳定分析与统一同步控制结构[J]. 电力自动化设备, 2020, 40(9): 10-25. |
HUANG Linbin, XIN Huanhai, JU Ping, et al. Synchronization stability analysis and unified synchronization control structure of grid-connected power electronic devices[J]. Electric Power Automation Equipment, 2020, 40(9): 10-25. | |
[7] | 张琛, 蔡旭, 李征. 电压源型并网变流器的机-网电气振荡机理及稳定判据研究[J]. 中国电机工程学报, 2017, 37(11): 3174-3183. |
ZHANG Chen, CAI Xu, LI Zheng. Stability criterion and mechanisms analysis of electrical oscillations in the grid-tied VSC system[J]. Proceedings of the CSEE, 2017, 37(11): 3174-3183. | |
[8] | 胡祺, 付立军, 马凡, 等. 弱电网下基于锁相控制并网变换器小扰动同步稳定分析[J]. 中国电机工程学报, 2021, 41(1): 98-108. |
HU Qi, FU Lijun, MA Fan, et al. Small signal synchronizing stability analysis of PLL-based VSC connected to weak AC grid[J]. Proceedings of the CSEE, 2021, 41(1): 98-108. | |
[9] | 罗魁, 郭剑波, 王伟胜, 等. 跟网型新能源附加频率控制对频率稳定及小扰动同步稳定影响分析综述[J]. 中国电机工程学报, 2023, 43(4): 1262-1281. |
LUO Kui, GUO Jianbo, WANG Weisheng, et al. Analysis and summary of the influence of additional frequency control of grid-following new energy on frequency stability and small disturbance synchronous stability[J]. Proceedings of the CSEE, 2023, 43(4): 1262-1281. | |
[10] | 李霞林, 李佳鑫, 朱琳, 等. 弱连接VSC在“外环-锁相环”时间尺度下的一类小扰动稳定性提升方法及等效性分析[J]. 电网技术, 2023, 47(4): 1632-1642. |
LI Xialin, LI Jiaxin, ZHU Lin, et al. Equivalence analysis of a class of small-signal stability enhancement for weak grid connected VSCs in “outer-loop & PLL” time-scale[J]. Power System Technology, 2023, 47(4): 1632-1642. | |
[11] | LI Y T, GU Y J, GREEN T C. Revisiting grid-forming and grid-following inverters: A duality theory[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2022, 37(6): 4541-4554. |
[12] | 李翼翔, 田震, 唐英杰, 等. 考虑构网型与跟网型逆变器交互的孤岛微电网小信号稳定性分析[J]. 电力自动化设备, 2022, 42(8): 11-18. |
LI Yixiang, TIAN Zhen, TANG Yingjie, et al. Small-signal stability analysis of island microgrid considering interaction between grid-forming converter and grid-following converter[J]. Electric Power Automation Equipment, 2022, 42(8): 11-18. | |
[13] |
张志强, 李秋彤, 余浩, 等. 海上直驱风电经柔直并网系统的次/超同步振荡特性分析[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(12): 1572-1583.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.434 |
ZHANG Zhiqiang, LI Qiutong, YU Hao, et al. Analysis of sub/super-synchronous oscillation of direct-drive offshore wind power grid-connected system via VSC-HVDC[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2022, 56(12): 1572-1583. | |
[14] | 胡宇飞, 田震, 查晓明, 等. 构网型与跟网型变流器主导孤岛微网阻抗稳定性分析及提升策略[J]. 电力系统自动化, 2022, 46(24): 121-131. |
HU Yufei, TIAN Zhen, ZHA Xiaoming, et al. Impedance stability analysis and promotion strategy of islanded microgrid dominated by grid-connected and grid-following converters[J]. Automation of Electric Power Systems, 2022, 46(24): 121-131. | |
[15] | ZOU Z X, TANG J, WANG X F, et al. Modeling and control of a two-bus system with grid-forming and grid-following converters[J]. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 2022, 10(6): 7133-7149. |
[16] | YANG C R, HUANG L B, XIN H H, et al. Placing grid-forming converters to enhance small signal stability of PLL-integrated power systems[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2021, 36(4): 3563-3573. |
[17] | HUANG L B, XIN H H, LI Z Y, et al. Grid-synchronization stability analysis and loop shaping for PLL-based power converters with different reactive power control[J]. IEEE Transactions on Smart Grid, 2020, 11(1): 501-516. |
[18] | ZHANG C, MOLINAS M, RYGG A, et al. Impedance-based analysis of interconnected power electronics systems: Impedance network modeling and comparative studies of stability criteria[J]. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 2020, 8(3): 2520-2533. |
[19] | 宗皓翔, 张琛, 蔡旭. 电力电子主导的交直流混联电网振荡分析与评估[J]. 中国电机工程学报, 2023, 43(10): 3844-3856. |
ZONG Haoxiang, ZHANG Chen, CAI Xu. Oscillation analysis and evaluation of the power electronics-dominated hybrid AC/DC grid[J]. Proceedings of the CSEE, 2023, 43(10): 3844-3856. | |
[20] | ZHANG C, ZONG H X, CAI X, et al. On the relation of nodal admittance-and loop gain-model based frequency-domain modal methods for converters-dominated systems[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2023, 38(2): 1779-1782. |
[1] | 张宇1, 张琛1, 刘辉2, 于思奇2, 吴林林2, 蔡旭1. 新能源并网多电气约束有功受限机理与弱电网下满额运行条件[J]. 上海交通大学学报, 0, (): 1-. |
[2] | 张宇, 张琛, 鲍颜红, 吴峰, 蔡旭. 电网短路故障下风电场内跟-构网电源瞬时频率交互影响机理[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(12): 1903-1914. |
[3] | 周涛, 黄菊, 韩汝帅, 胡秦然, 权浩. 综合惯性控制下风力机惯性支撑能力分析及等效惯量评估[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(12): 1915-1924. |
[4] | 邓小宇, 刘牧阳, 常喜强, 南东亮, 莫若, 陈俊儒. 新型电力系统点对网惯性支撑能力在线监测方法[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(9): 1390-1399. |
[5] | 罗敏, 杨劲锋, 俞蕙, 赖雨辰, 郭杨运, 周尚礼, 向睿, 童星, 陈潇. 基于树结构Parzen估计器优化集成学习的短期负荷预测方法[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(6): 819-825. |
[6] | 毕忠勤, 余晓婉, 王宝楠, 黄文焘, 张丹, 董真. 基于量子蚁群算法的配电网故障区段快速定位技术[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(5): 693-708. |
[7] | 于淼, 胡敬轩, 张寿志, 魏静静, 孙建群, 吴屹潇. 基于PMU梯度动态偏差的新型电力系统快速稳定性[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(1): 40-49. |
[8] | 刘新宇, 王森, 曾龙, 原绍恒, 郝正航, 逯芯妍. 双馈风电场抑制电网低频振荡的自适应附加控制策略[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(9): 1156-1164. |
[9] | 米阳, 李海鹏, 陈博洋, 彭建伟, 魏炜, 姚艳. 基于模糊场景聚类的微电网两阶段优化配置[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(9): 1137-1145. |
[10] | 王昊, 黄文焘, 邰能灵, 余墨多, 孙国亮. 直流配网多滤波器交互影响机理分析[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(4): 393-402. |
[11] | 唐震, 郝丽花, 冯静. 局部频率测量数据驱动的电力系统功率缺额在线评估方法[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(4): 403-411. |
[12] | 张志强, 李秋彤, 余浩, 陈鸿琳, 孙海顺. 海上直驱风电经柔直并网系统的次/超同步振荡特性分析[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(12): 1572-1583. |
[13] | 刘新宇, 逯芯妍, 曾龙, 郝正航, 赵起放, 李现伟, 郝同盟. 双馈风电场并网抑制频率振荡控制策略[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(3): 303-311. |
[14] | 杨继沛, 杨苓, 魏茂华. 基于有源电容的直流母线电压振荡抑制器及其控制方法(网络首发)[J]. 上海交通大学学报, 0, (): 0-. |
[15] | 高磊, 马骏超, 吕敬, 刘佳宁, 王晨旭, 蔡旭. 基于频域模态法的新能源电力系统振荡稳定性评估(网络首发)[J]. 上海交通大学学报, 0, (): 0-. |
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